拋光鋁合金粉塵企業通風除塵系統的安全性研究

華金晶 陳三強 牟杰 汪圣華 周簪榮

浙江省安全生產科學研究院

浙江某企業的拋光加工車間會產生大量鋁合金粉塵，為了滿足職業衛生要求，企業安裝了一套干式通風除塵系統。系統主要由局部排風罩、通風管道、袋式除塵器和風機等設備組成，通風管道采用圓形風管減少管道積塵。含塵氣流經局部排風罩收集，通風管道匯集，袋式除塵器過濾，最后至屋面以上高度排出。該系統設計總風量為30000 m3/h，含46個末端局部排風罩。其中18個局部排風罩接砂輪機，罩口設計風量400 m3/h；其余 28個接砂帶機，罩口設計風量750 m3/h。該系統設計粉塵（不包括大顆粒物）捕集率為85%以上，粉塵排放濃度小于50 mg/m3。

企業在日常生產運行中，對通風除塵設施進行了定期檢查，維護和檢修，并做好記錄。企業會不定期清理袋式除塵器過濾下來的粉塵并安排專門人員清運，企業平均每半個月會對除塵管道內的積塵進行一次集中清灰。此外，企業還會請專業公司每半年來更換一次袋式除塵器中的濾袋。

通風除塵系統在設計之初是為解決拋光加工車間內的鋁合金粉塵對職工健康造成的危害，但是通過對企業實際情況的調研分析發現，該通風除塵系統本身就存在較大的安全風險。

由于袋式除塵器為干式除塵，相較于濕式除塵，袋式除塵器本身因為粉塵濃度高而存在較大的爆炸風險。該系統風機設計風量為30000 m3/h，除塵器進風管管徑為Φ750 mm，計算可知風管內風速為18.9 m/s，而根據AQ 4273-2016第7.1.4條[1]：連接拋光、打磨加工的除塵器進風管的主風管，其設計風速不小于23 m/s?？梢娫撛O計風速過低，無法有效排除通風管道內的粉塵，因此該通風管道本身存在安全隱患。

根據該系統平時運行維保人員反映，在通風管道的三通、四通、直角彎頭及閥門管件處經常見到大量粉塵，需要人工定時清理積灰。因此，這些容易積灰處往往就是粉塵爆炸的重大隱患點。在現場調研測試中還發現有工人用砂輪機給銼刀等工具直接打磨，造成打磨產生的火花進入通風管道，嚴重危害系統安全。

通風風機由于葉片的高速轉動以及電機本身的發熱，容易產生局部高溫，結合粉塵在風機內的長期累積，極易引發粉塵爆炸。因此，通風除塵系統中的風機葉片應采用導電、運行時不產生火花的材料制造，最好采用防爆風機。然而現場調研該系統所采用的風機并不具備上述防爆功能。

此外，該通風除塵系統的電氣設備、監測裝置報警和控制裝置等未做靜電保護接地?，F場積灰清理時造成二次揚塵，通風除塵系統無專職維保人員，維保人員對該系統不了解，維保措施不到位，安全防范意識不足等。

拋光鋁合金粉塵企業在開展職業安全與健康的工作中，應該認識到超標的鋁合金粉塵環境不僅可能危害健康，更是一種可能引發粉塵爆炸的危險環境[2]。鋁合金粉塵作為活性金屬粉塵，是一種可燃性粉塵，當環境中可燃性粉塵、點燃源、助燃劑3要素齊備后即可引發爆炸[3]。因此，通風除塵系統作為鋁合金粉塵集聚的危險區域，應該引起足夠的重視。

1 檢測方法和結果

本次檢測采用了粉塵采樣器，熱球風速儀，自動煙塵（氣）測試儀等設備?，F場粉塵采樣測點布置如圖1所示，采用粉塵采樣器進行定點和個體采樣；局部排風罩控制點風速檢測點布置如圖2所示；該局部排風罩為接受式排風罩，罩口風速檢測如圖3所示，采用熱球風速儀測試；通風系統管道內風速、風量、粉塵濃度測點布置如圖4所示，采用自動煙塵（氣）測試儀檢測。

圖1 拋光車間定點和個體粉塵采樣測點布置圖

圖2 拋光車間排風罩控制點風速檢測點布置圖

圖3 接受式排風罩控制風速檢測點布置圖

圖4 拋光車間通風系統管道內風速、風量、粉塵濃度測點布置圖

表1 拋光車間定點采樣粉塵檢測結果

表1、2給出了該拋光作業現場的粉塵濃度檢測情況，從職業衛生的角度看，作業現場環境的鋁合金粉塵均滿足國家標準GBZ 2.1-2006[4]要求。表3是該通風系統管道風速、風量和粉塵濃度的檢測情況，由于檢測點17位于氣流主干管，測得風量為29329 m3/h，與系統設計總風量30000 m3/h相差小于3%，可知通風除塵系統實際運行風量達到了設計要求。檢測點18、19、20分別位于該通風系統的3個支管段，由檢測點風速可知，檢測點18所在支風管的風速、風量基本滿足規范 AQ 4272-2016[5]、AQ 4273-2016[1]和設計要求，由于檢查時該管段無拋光作業，故現場測試氣流中鋁合金粉塵濃度較低；同樣可知檢測點19和20所在支管段的氣流風速不滿足規范要求，存在安全隱患。對比表1和表3中的粉塵濃度可知，管道內粉塵濃度要遠高于工人的作業環境粉塵濃度，可見該通風系統在排除拋光作業現場產生的粉塵上是有一定效果的。率，無法達到設計要求的粉塵（不包括大顆粒物）捕集率85%以上，并且導致拋光打磨作業時粉塵四散，車間現場積灰嚴重。

表2 拋光車間個體采樣粉塵檢測結果

表3 通風除塵系統管道內氣流參數測試結果

表4 局部排風罩控制風速測試結果

2 討論與分析

表4為該通風除塵系統的局部排風罩控制風速的檢測情況，根據AQ/T 4274-2016[6]要求：接受式排風罩控制風速要達到5.0 m/s。測試發現現場所有排風罩控制風速均達不到標準要求，部分排風罩控制風速甚至遠低于該標準，這會嚴重降低該通風系統的捕塵效

由檢測結果可知，該企業通風除塵系統為降低作業環境鋁合金粉塵濃度確實發揮出了作用（表1、2中數據均滿足標準要求），但是該通風除塵系統的粉塵捕集效果并未達到設計的要求，系統還存在風量分配不均，部分管段風速偏?。ū?可知），局部排風罩設計不合理（表4可知）等問題。下面將進一步分析這些問題的產生原因，結合現場調研來探索問題的解決途徑。

首先，該通風除塵系統本身存在如此多的安全問題，與該系統的設計不到位有關。由于該系統設計之時，很多相關的法規規范[1，5-6]尚未實施，受制于當時的技術水平和工程經驗，出現目前這些問題也是情有可原。風機不滿足防爆要求，部分管道風速過低，局部排風罩收塵效率低，打磨所產生的火花直接進入除塵系統，電氣設備未做靜電接地等，這些問題都是需要在設計階段綜合考慮解決。《職業病防治法》第23條規定：用人單位必須采用有效的職業病防護設施。國家安監總局51號令頒布的《建設項目職業衛生“三同時”監督管理暫行辦法》要求建設項目職業病防護設施必須與主體工程同時設計、同時施工、同時投入生產和使用（簡稱職業衛生“三同時”）。通風除塵系統作為鋁合金粉塵企業最主要的職業病防護設施，保證其及時、有效、安全的運行，首先就要在設計階段把好第一關。

其次，通風除塵系統的平時運行和維護保養也很重要。平時運行時，在工廠開工前，通風除塵系統應提前10分鐘開啟，先將系統中積留的粉塵排除，避免開工后大量新產生的粉塵與除塵系統中原有的粉塵混合，形成高濃度的粉塵云；在工廠停工后，該系統再延時運行10分鐘后關閉，使得除塵系統中的粉塵盡量排除干凈。針對通風管道中容易積灰的較長水平管段、三通四通、直角彎頭等處，應及時清理疏通，設置專人維保，定期觀察，在清理時防止二次揚塵，遺漏死角等。對袋式除塵器的人工收塵工作也不可馬虎。袋式除塵器的收塵桶應及時更換，避免粉塵溢滿，對裝滿粉塵的收塵桶也應設置統一安置點，安置點要求遠離火源和人員密集區，對安置點中的粉塵也應及時運出，妥善處理?，F場收塵桶擺放雜亂不堪，地面積灰嚴重，并且該安置點毗鄰生產車間，存在較大的安全隱患。

第三，該工廠的管理人員對通風除塵系統的認識不足，管理措施不到位也是造成安全隱患的一個重要方面。根據對現場管理人員和生產工人的詢問調研發現，生產工人對鋁合金粉塵的爆炸危險性認識嚴重不足，管理人員雖然意識到了鋁合金粉塵的危險性，但是忽視了通風除塵系統引起的新生安全隱患。思想上的麻痹大意往往是克服安全隱患的最大障礙。因此，必須對該工廠所有員工加強安全教育，尤其是針對鋁合金粉塵危險性的認識教育。設置專人來負責工廠的安全生產工作，針對包括通風除塵系統在內的安全隱患問題進行整改，并在整改完成后負責后期運行和維保工作。

最后，與通風除塵系統相關的警示標志標識設置不到位，企業安全管理規定沒有統一落實。管理人員對上述安全隱患尚且認識不足，企業的生產工人更是認識不到這些安全風險。就算平時通過安全教育培訓知道有安全風險，尚且有人可能因為疏忽大意而出現差錯，更何況在毫不知情的情況下。因此，通過張貼安全警示標志標識，時刻提醒看到的每個人，才能將這種疏忽大意的風險降到最低。

3 結論

慘痛的事故教訓已經發出足夠的警示[7]，鋁合金粉塵企業的通風除塵系統等職業病防護設施，不要成為應付檢查，欺瞞員工的擺設，更不能變成新的安全隱患。因此，企業應重視通風除塵系統的安全性，避免類似事故的發生。

一、嚴格執行《職業病防治法》、《建設項目職業衛生“三同時”監督管理暫行辦法》等相關法律法規。鋁合金粉塵企業在設計安裝通風除塵等職業病防護設施時應充分考慮防護設施本身的安全性，采取符合最新法律法規要求的安全措施和設施，建設項目主體工程與防護設施同時設計、安裝和投入使用。

二、已安裝通風除塵系統的鋁合金粉塵企業更要重視可能存在的安全隱患。監管部門應要求企業根據最新的法規標準，對通風系統存在的安全隱患進行自查自改，問題嚴重的還應邀請專業人員對現場進行測試評估，提出科學的整改意見并指導整改和驗收。

三、鋁合金粉塵企業還應設置專人負責安全管理，對安全管理人員和企業員工定期進行職業安全和健康知識培訓。針對職業病防護設施的日常運行和維護保養，科學制定和施行日常管理規定，并告示全體員工。在日常管道清灰、車間地面臺面積灰清掃、粉塵清運等環節上嚴格禁止正壓吹送的方式，合理采取防止二次揚塵的措施。

四、存在爆炸危險的職業病防護設施（如除塵器泄爆口等處）應張貼警示標識及應急措施說明，嚴禁煙火。禁止員工用砂輪機打磨銼刀等生產工具，針對除塵系統中的除塵器、過濾網等易損部件或耗材，應定期組織檢查檢測，及時修復或更換。